Автоматические воздушные выключатели

Предохранители с плавкой вставкой хорошо защищают электродвигатели и прочие промышленные электроустановки от токов короткого замыкания и недостаточно надежно от длительных перегрузок. Поэто­му в цепях электротехнических установок большой мощности кроме предохранителей с плавкой вставкой устанавливается автоматическая защита.

Простейшими устройствами для автоматической защиты от повреж­дений при нарушении номинального рабочего режима в установках с рабочим напряжением до 1 кВ являются автоматические воздушные (не масляные и не со сжатым воздухом) выключатели, часто называе­мые просто "автоматами". Эти аппараты могут защищать установку не только при перегрузке. Они производят отключение цепей автомати­чески при нарушении нормальных рабочих условий, причем в зависи­мости от типа автоматического выключателя это отключение произ­водится, если определенная электрическая величина переходит уста­новленное предельное значение (максимальные и минимальные выклю­чатели) или если изменяется направление передачи энергии (выключа­тели обратной мощности). Кроме того, существует большое число автоматических выключателей специального назначения.

В зависимости от назначения выключателя в него могут быть встрое­ны различные расцепители, электромагнитные, тепловые и комбини­рованные. Электромагнитный расцепитель действует практически мгновенно, и поэтому необходимость в предохранителях с плавкой вставкой отпадает.

Наиболее распространенным автоматическим воздушным выключа­телем является выключатель максимального тока (рисунок 6.5, а). Если ток в защищаемой цепи достигает предельного значения, катушка К втягивает стальной сердечник С и защелка 3 освобождает пружину П, последняя разрывает контакты А цепи.

Автоматические выключатели максимального тока применяются и в осветительных сетях жилых помещений вместо предохранителей с плавкой вставкой. Обратное вклю­чение выключателя производится вручную. Точность настройки выклю­чателя на определенный предельный ток несравненно выше, чем при защите предохранителями с плавкими вставками, и в этом заключа­ется одно из важнейших его преимуществ.

Чтобы избежать отключения установки при кратковременном увели­чении тока, не опасном для установки (например, пускового тока двигателя), выключатели иногда имеют устройство выдержки времени (приспособление, которое обеспечивает определенный промежуток времени между воздействием тока на выключатель и моментом отключения цепи). На рисунке 6.5, б показана принципиальная конструкция по­добного устройства: зубчатая система В не позволяет катушке К мгно­венно втянуть сердечник С и освободить защелку 3, так как сначала колесико В должно повернуться на определенный угол; тем самым создается определенная выдержка времени, которую можно регули­ровать. Если увеличение тока закончится прежде, чем механизм выдерж­ки времени дает возможность освободиться защелке, то сердечник вер­нется в исходное положение и отключения не произойдет. Кроме часового механизма для выдержки времени в автоматических выключателях с электромагнитным расцепителем применяются также масляный или воздушный тормоз.

Автоматический выключатель минимального тока применяется, если цепь должна быть отключена, при уменьшении тока в ней или в одной из ее ветвей, ниже предельного значения. Принцип действия такого выключателя можно пояснить с помощью рисунка 6.5, в. Катушка К удерживает сердечник С и защелку 3 до тех пор, пока ток в катушке не понизится до определен­ного значения, после чего сердечник под действием силы тяжести опус­кается и защелка освобождает пружину , которая размыкает контак­ты А и отключает установку.

Автоматический выключатель пониженного напряжения (рисунок 6.5, г) по принципу действия сходен с выключателем минимального тока. Он применяется, например, для защиты асинхронных двигателей, снабженных пусковым реостатом.

Рисунок 6.5

Выключатель отключа­ет двигатель при понижении напряжения на его выводах. При отсутствии такого выключателя понижение напряжения или его исчезновение вызы­вает остановку двигателя. Затем, при обратном повышении напряжения вследствие того, что пусковой реостат не введен, возникает большой пусковой ток, нежелательный для электрической сети и опасный для двигателя. Поэтому часто при отключении предусмотрено автоматиче­ское включение пускового реостата.

Автоматический выключатель обратной мощности применяется, например, для защиты параллельно работающих генераторов от перехо­да одного из них в режим работы двигателем. Принцип действия такого выключателя поясняет рисунок 6.5, д. Катушка тока при нормальном направлении передачи энергии создает магнитное поле, противоположное полю катушки напряжения , так что катушки не могут втянуть сер­дечник С и освободить защелку 3. При изменении направления передачи энергии изменяется направление тока в катушке , поля катушек складываются и сердечник втягивается, что вызывает размыкание контактов и отключение генератора.